PCI总线原理简介
pci-e总线基本传输机制
pci-e总线基本传输机制1.引言1.1 概述概述部分的内容可以写成以下内容：PCI-E（Peripheral Component Interconnect Express）总线是一种计算机扩展插槽标准，旨在提供高速、高性能的数据传输能力。
它广泛应用于各种计算机设备，如显卡、网络卡、存储卡等，使它们能够与主板进行有效的通信和数据传输。
PCI-E总线采用了一套全新的传输机制，以取代之前的PCI （Peripheral Component Interconnect）总线。
与传统的PCI总线相比，PCI-E总线在带宽、速度和可扩展性等方面有了巨大的提升。
它能够提供更高的数据传输速度和更大的带宽，满足现代计算机对于高性能、高速度数据传输的需求。
PCI-E总线的传输机制是基于高速串行通信的。
传统的PCI总线采用的是并行传输，每次传输数据的位数较多，而PCI-E总线则采用了串行传输的方式，减少了数据线的数量，提高了信号传输的速度和质量。
同时，PCI-E总线还采用了差分传输技术，通过正负两个信号线来传输数据，有效地减少了信号的干扰和噪声，提高了信号的稳定性和可靠性。
除此之外，PCI-E总线还采用了分层的架构设计。
它将总线分为物理层、数据链路层和传输层，每一层都有相应的协议和规范，用于确保数据的正确传输和处理。
这种分层的设计使得PCI-E总线具有较高的灵活性和可扩展性，能够适应不同设备和不同需求的应用。
综上所述，PCI-E总线作为一种高速、高性能的数据传输接口，已经成为现代计算机系统中不可或缺的一部分。
它的概念和特点将在接下来的文章中进一步介绍和探讨。
1.2文章结构文章结构是指整篇文章的组织结构和内容安排。
一个清晰、合理的文章结构能够使读者更好地理解文章主题，并能够有条理地获取所需信息。
本文的结构如下：1. 引言1.1 概述：介绍PCI-E总线的重要性和应用背景，引出本文的主题。
1.2 文章结构：概述本文的组织结构并列举各部分的内容大纲。
pcie ecrc原理
pcie ecrc原理
PCIe ECRC（端到端循环冗余校验）是一种用于PCI Express总
线的错误检测和校正机制。
它的原理是在数据传输过程中对数据进
行CRC（循环冗余校验）计算，并将结果附加到传输的数据中。
当
接收端收到数据时，它会重新计算CRC，并将结果与发送端附加的CRC进行比较，以检测数据是否在传输过程中发生了错误。
这种机制可以有效地检测数据传输过程中的错误，包括位翻转、噪声干扰等。
如果接收端计算出的CRC与发送端附加的CRC不匹配，就意味着数据在传输过程中发生了错误，接收端可以请求重新传输
数据或者进行其他错误处理操作。
PCIe ECRC的原理是通过CRC计算和比较来实现数据传输的可
靠性和完整性。
它可以帮助系统在数据传输过程中及时发现并纠正
错误，提高系统的可靠性和稳定性。
除了以上介绍的原理外，还可以从硬件实现、软件支持、性能
影响等方面对PCIe ECRC进行全面的讨论。
硬件实现方面可以包括ECRC生成和校验电路的设计和实现，软件支持方面可以包括驱动程
序和操作系统对ECRC的支持程度，性能影响方面可以包括ECRC对
系统性能的影响等。
综上所述，PCIe ECRC的原理是通过CRC计算和比较来实现数据传输的可靠性和完整性，它在硬件实现、软件支持和性能影响等方面都有着重要的作用。
PCI总线介绍
PCI总线介绍1. PCI简介PCI总线的历史Intel公司对PCI总线进行了定义，并于1992年6月发布了PCI技术规范版本。
随后，修改版于1993年4月发布，修改版于1995年一季度发布，最新的修改版于1998年12月完成，1999年2月发布。
PCI总线的特点PCI全称为周边器件互连（Peripheral Component Interconnect）。
其能够配合要求彼此间快速访问或快速访问系统存储器的适配器工作，也能让处理器以接近自身总线全速的速度访问适配器。
通过PCI总线的全部读写传送都可以使用突发传送（Burst Transfers）。
突发传送的长度由主设备决定。
在交易（Transaction）开始时，目标设备得到起始地址和交易类型，但没有传送长度。
当主设备准备传送最后一个数据项时，主设备通知目标设备是否为最后一个数据项。
当最后一个数据项传送后一次交易结束。
《PCI总线的主要特点如下：◊独立于处理器。
◊每个PCI总线支持10个电气负载，即10个PCI设备。
每个设备可包括8个PCI 功能。
◊技术规范提供对256个PCI总线的支持。
◊低功耗。
◊在全部读写传送中都可实现突发传送。
因此，32位PCI总线支持132Mb/s的峰值传送速率；对于64位66MHz的PCI总线，峰值速度更高达528Mb/s。
◊全面支持PCI总线主设备，允许同级PCI总线访问和通过PCI-PCI与扩展总线桥访问主存储器和扩展总线设备。
另外，PCI主设备能够访问驻留于总线级别较低的另一个PCI总线上的目标。
◊隐式总线仲裁。
◊引脚较少，一个功能PCI目标设备约47个引脚，主设备也仅仅有49个引脚。
◊含交易完成性校验。
◊三类地址空间，包括存储器、I/O和配置地址空间。
◊>◊配置寄存器的全位级别规范，支持自动的设备检测与配置。
◊软件透明，在与PCI设备或面向扩展总线的同类设备通信时，软件驱动程序使用相同的命令集和状态定义。
PCIe基本原理
图6 满足电压裕量要求
这点有什么重要作用呢？高速串化器/解串器测试通常会采用一种回送模式，以确保PHY能够产生纯净的 眼图。但是，即使某个设备拥有纯净的眼图，它也仍然有可能通过回环测试，但并不能够可靠地与系统 内的其它PCIe设备进行通信。很明显，回环测试并不足以确保PHY能够满足PCIe规格的电气要求。为了 克服回环测试的这种局限性，Synopsys已经在自己的高速PHY设计中实施了电路板上诊断，提供了对于 链路特性和性能的实时观察能力。这种诊断可以查明并量化各种信号完整性问题，例如过大的抖动和芯 片上的电压裕量不足，而这些是简单的“通过/未通过”式回送诊断所无法查明的。
©2008 Synopsys, Inc.
4
发送眼图
接收眼图，经过26英寸 的FR4材料
图4 频率升高后的二进制眼图性能降级
这种损失现象会随着频率增加而加大，导致在1-0-1-0位流中出现不能接受的畸变现象（实际上交流信 号），但一串全部是1或全部是0（实际上直流信号）可以成功地发送。
PCIe的优势就在于降低了复杂度所带来的成本。PCIe属于一种基于数据包的串行连接协议，它的复杂度 估计在PCI并行总线的10倍以上。之所以有这样的复杂度，部分是由于对以千兆级的速度进行并行至串 行的数据转换的需要，部分是由于向基于数据包实现方案的转移。
PCIe保留了PCI的基本载入-存储体系架构，包括支持以前由PCI-X标准加入的分割事务处理特性。此 外，PCIe引入了一系列低阶消息传递基元来管理链路（例如链路级流量控制），以仿真传统并行总线的 边带信号，并用于提供更高水平的健壮性和功能性。此规格定义了许多既支持当今需要又支持未来扩展 的特性，同时还保持了与PCI软件驱动程序的兼容性。PCI Express的先进特性包括：自主功率管理； 先进错误报告；通过端对端循环冗余校验（ECRC）实现的端对端可靠性，支持热插拔；以及服务质量 （QoS）流量分级。
PCI总线协议基础
PCI总线协议基础PCI基本总线协议传输机制是猝发成组数据传输。
一个分组由一个地址相位和一个或多个数据相位组成。
1．PCI总线的传输控制PCI总线上所有的数据传输基本上都是由以下三条信号线控制的：FRAME#：由主设备驱动，说明一次数据传输周期的开始和结束。
IRDY#：由主设备驱动，表示主设备已经作好传送数据的准备。
TRDY#：由从设备驱动，表示从设备已经作好传送数据的准备。
当数据有效时，数据源设备需要无条件设置xRDY#，接收方可以在适当的时间发出xRDY#信号。
FRAME#信号有效后的第一个时钟前沿是地址相位的开始，此时，开始传送地址信息和总线命令，下一个时钟前沿进入一个或多个数据相位。
每当IRDY#和TRDY#同时有效时，所对应的时钟前沿就使数据在主从设备之间传送。
在此期间，可由主设备或从设备分别利用IRDY#和TRDY#的无效而插入等待周期。
一旦主设备设置了IRDY#，将不能再改变IRDY#和FRAME#，直到当前的数据相位完成为止，而此期间不管TRDY#的状态是否发生变化。
一旦从设备设置了TRDY#，就不能改变DEVSEL#、TRDY#或STOP#，直到当前的数据相位完成为止。
也就是说，只要数据传输已经开始，那么在当前数据相位结束之前，不管是主设备还是从设备都不能撤消命令，必须完成数据传输。
最后一次数据传输时(可能紧接地址相位之后)，主设备应撤消FRAME#信号而建立IRDY#，表明主设备已作好了最后一次数据传输的准备。
当从设备发出TRDY#信号，表明最后一次数据传输已经完成，接口转入空闲状态，此时FRAME#和IRDY#均被撤消。
对于PCI总线的传输，可总结出以下几条规则：①FRAME#和IRDY#决定总线的忙／闲状态。
当其中一个有效时，表示总线忙；两个都无效时，总线进入空闲状态。
②一旦FRAME#被置为无效，在同一传输期间不能重新置为有效。
③除非设置IRDY#，一般情况下不能设置FRAME#无效(在FRAME#无效后的第一个时钟沿IRDY#必须保持有效)。
pcie总线通信原理
pcie总线通信原理PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)是一种高速串行计算机扩展总线标准,被广泛应用于计算机系统中,用于处理器与各种外围设备(如显卡、硬盘、网卡等)之间的通信。
PCIe总线采用点对点链路串行通信的方式,相比较旧的并行总线(如PCI、AGP等),具有更高的带宽、更低的延迟和更小的功耗等优点。
PCIe总线的通信原理主要包括以下几个方面:1. 拓扑结构PCIe总线采用树状拓扑结构,其中根复杂器(Root Complex)作为根节点,与处理器直接连接。
根复杂器通过交换机(Switch)与各个端点(Endpoint)相连,每个端点即代表一个外围设备。
2. 链路层PCIe总线的链路层定义了两个通信实体之间的低级通信协议,包括数据包的封装与解封装、流控、序列化与并行化等。
PCIe链路分为不同的速率等级(Gen1/Gen2/Gen3/Gen4等),速率越高,带宽越大。
3. 事务层事务层定义了设备之间的通信语义,包括读/写操作、消息传递等。
PCIe事务包括Memory、IO、Configuration等多种类型,支持多种通信模式。
4. 电源管理PCIe总线支持多种电源管理机制,如主动和被动省电策略、链路状态管理等,可根据功耗需求动态调节链路的工作状态,提高能效。
5. 热插拔PCIe总线支持热插拔,即在系统运行期间插拔外围设备,无需重启计算机。
这依赖于PCIe的枚举机制、电源控制和错误管理等功能。
6. 虚拟化PCIe支持硬件虚拟化,单个物理设备可划分为多个虚拟设备,供不同的虚拟机访问,提高资源利用效率。
PCIe总线通过点对点串行通信、高速链路、优化的事务层、先进的电源管理和虚拟化等机制,为现代计算机系统提供了高效、灵活、低功耗的外围设备通信途径,推动了计算机硬件的持续发展。
第1章 PCI总线的基本知识
PCI(Peripheral Component Interconnect)总线的诞生与PC(Personal Computer)的蓬勃发展密切相关。
在处理器体系结构中，PCI总线属于局部总线(Local Bus)。
局部总线作为系统总线的延伸，主要功能是为了连接外部设备。
处理器主频的不断提升，要求速度更快，带宽更高的局部总线。
起初PC使用8位的XT总线作为局部总线，并很快升级到16位的ISA(Industry Standard Architecture)总线，逐步发展到32位的EISA(Extended Industry Standard Architecture)、VESA(Video Electronics Standards Association)和MCA(Micro Channel Architecture)总线。
PCI总线规范在上世纪九十年代提出。
这条总线推出之后，很快得到了各大主流半导体厂商的认同，迅速统一了当时并存的各类局部总线。
EISA、VESA等其他32位总线很快就被PCI总线淘汰了。
从那时起，PCI总线一直在处理器体系结构中占有重要地位。
在此后相当长的一段时间里，PC处理器系统的大多数外部设备都是直接或者间接地与PCI总线相连。
即使目前PCI Express总线逐步取代了PCI总线成为PC局部总线的主流，也不能掩盖PCI总线的光芒。
从软件层面上看，PCI Express总线与PCI总线基本兼容；从硬件层面上看，PCI Express总线在很大程度上继承了PCI总线的设计思路。
因此PCI总线依然是软硬件工程师在进行处理器系统的开发与设计时，必须要掌握的一条局部总线。
PCI总线V1.0规范仅针对在一个PCB(Printed Circuit Board)环境内的，器件之间的互连，而1993年4月30日发布的V2.0规范增加了对PCI插槽的支持。
1995年6月1日，PCI V2.1总线规范发布，这个规范具有里程碑意义。
PCI总线与PCI Express
PCI总线的发展
最早提出的PCI 总线属于32位总
线，工作在33MHz 频率之下，传输带宽
达到了133MB/s，基本上满足了当时处理
器的发展需要。随着对更高性能的要求，
1993年又提出了64位的PCI 总线，后来 又把PCI 总线的频率提升到66MHz .目前 广泛采用的是32位、33MHz 的PCI 总线。
在通讯领域的应用
Thanks!
PCI总线与PCI Express
微型计算机系统中使用 的各种芯片、各种板卡 内元器件之间、各板卡 之间的连接，都是通过 总部件之间传送信息的公共 通信干线，它是由导线组成 的传输线束。
一般所说的总线包括系统总线和局部总线。 系统总线是指连 接计算机系统内 部（板、卡）和 传输信息的一组 信号线。ISA、 EISA总线等属于 系统总线。
（2）ISA总线
ISA（Industrial Standard Architecture）总线标准是IEEE委 员会和Intel等公司，于1984年为16位微型计算机推出的系统总线标准， 它是对PC总线的拓展，以适应8/16位数据总线要求。ISA总线有98条引脚。
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PCI总线原理简介
数据总线32 位，可扩充到64 位。
可进行突发（burst)式传输。
总线操作与处理器-存储器子系统操作并行。
总线时钟频率33MHZ 或66MHZ，最高传输
率可达528MB/S。
中央集中式总线仲裁全自动配置、资源分配、PCI 卡内有设备信息寄存器组为系统提供卡的信息，可实现即插即用（PNP）。
PCI 总线规范独立于微处理器，通用性好。
PCI 设备可以完全作为主控设备控制总线。
PCI
总线引线：高密度接插件，分基本插座（32 位）及扩充插座（64 位）。
PCI 总线引线示意图
PCI 配置空间：PCI 设备内有一个256B 的配置存储器，为系统提供本设备的信息及申请系统存储空间所必需的参数。
PCI 主要设备信息：制造商标识（Vendor ID）：PCI 组织分配给厂家。
设备标识（Device ID）：按产品分类给本卡的编号。
分类码(Class Code):本卡功能的分类码，如图卡、显示卡、解压卡等。
申请存储器空间：PCI 卡内有存储器、以存储器编址的寄存器和I/O 空间，为使驱动程序和应用程序能访问它们，需申请一段存储区域将它们定位。
配置空间的基地址寄存器是专门用于申请存储器空间的。
PCI 配置空间：申请
I/O 空间：配置空间的基地址寄存器也用来进行系统I/O 空间的申请。
中断资源申请：配置空间中的中断引脚和中断线用来向系统申请中断资源。
PCI 配置空间分配
PCI 总线访问：以读操作为例。
PCI 总线是半同步方式操作，信号是否有效由时钟CLK 的上升边采样来确定。
主设备启动总线周期：首先发出FRAME# 信号，表明一次访问（总线周期）开始，地址及操作命令字信号出现在AD 与。